[發明專利]基于單層線性網絡預測的無線傳感器網絡數據驗證方法

無效

• 申請號: 201010290813.0
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN101969655A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 李光輝
• 申請（專利權）人: 浙江農林大學
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W84/18
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新

技術領域

本發明涉及一種無線傳感器網絡的可靠性驗證方法，尤其是一種基于單層線性網絡預測的無線傳感器網絡測量數據驗證方法。

背景技術

目前，無線傳感器網絡(WSN)已成為學術界與工業界共同關注的研究熱點。在安全關鍵領域(如智能交通、危險品生產過程和自然災害的監測)，無線傳感器網絡系統必須保持高度的可靠性。由于無線傳感器網絡節點資源有限，并且通常部署在惡劣的自然環境下，不可避免地要受到電池能量、射頻干擾、天氣和外部危害等因素的影響。如果不能獲取準確、可靠的數據，無線傳感器網絡將沒有可用性。因此，在節點資源有限的前提下，如何保證無線傳感器網絡測量數據的準確性是必須解決的重要問題。

迄今為止，許多學者都是基于節點之間的空間相關性來研究無線傳感器網絡測量數據驗證和故障檢測方法。然而，由于環境的變化或成本的要求，這種空間相關性的假設并不能保證在任意時刻成立。例如，對于非均勻部署的無線傳感器網絡森林火災監測系統，一些重點監控區域需要密集部署傳感器節點，而有的區域則會要求利用最少數量的節點監測到最大的范圍，使得每個節點的鄰居數很少。在這樣的情況下，如果仍然基于節點空間相關性進行故障檢測顯然是不可行的。目前，關于缺少空間相關性的無線傳感器網絡測量數據驗證與故障檢測問題，國內外相關研究尚不多見。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述背景技術的不足，提出一種基于單層線性網絡預測的無線傳感器網絡測量數據驗證方法，該方法能針對缺乏空間相關性的無線傳感器網絡節點的測量數據驗證，具有實時驗證方便、對錯誤的檢測精度高的特點。

本發明提供的技術方案是：基于單層線性網絡預測的無線傳感器網絡數據驗證方法，包括以下步驟：

S1：在給定節點的初始測量數據序列X＝{x_t，x_t-1，...，x_t-(q-1)}和誤差閾值C之后，利用迭代學習算法計算單層線性網絡的權向量；

S2：利用單層線性網絡計算節點在下一時刻的預測值隨后將其與實際的測量值x_t+1進行比較；如果兩者的誤差小于給定的閾值C，轉到第S3步，否則轉到第S4步；

S3：消除測量數據序列X＝{x_t，x_t-1，...，x_t-(q-1)}中的元素x_t-(q-1)，并將x_t+1增加到序列X中，得到新的序列X＝{x_t+1，x_t，x_t-1，...，x_t-(q-2)}；然后返回到第S2步；

S4：將測量值x_t+1初步認定為異常值；

S5：利用節點在t+1時刻的其它類型數據對x_t+1進行確認；若其它類型數據均無異常變化，則確認x_t+1為錯誤的測量值，此時轉到第S7步；若其它類型數據都有相應的異常變化，可以斷定x_t+1為正確的測量值(監測區域可能有事件發生)；此時轉到第S6步；

S6：消除測量數據序列X＝{x_t，x_t-1，...，x_t-(q-1)}中的元素x_t-(q-1)，并將增加到序列X中，得到新的序列然后返回到第S2步；

S7：斷定節點有故障發生，算法結束；

所述S5步驟中其它類型數據異常變化的確定方法是：如果某個數據x不屬于區間[Q₁-1.5×(Q₂-Q₁)，Q₂+1.5×(Q₂-Q₁)]，那么稱該數據x為異常數據；其中，數據序列已按從小到大順序排列，Q₁表示數據序列中第25％位置的數據，Q₂表示數據序列中第75％位置的數據。

所述利用迭代學習算法計算單層線性網絡的權向量具體步驟如下：

S10：給w_i(0)(i＝0，1，...，q-1)分別賦予一個較小的非零隨機數作為初值；其中，w_i(0)表示在時刻t＝0時第i個權值；